Mannheim, 21.06.2021

PLM-gestützte Lösungen für domänenübergreifendes Engineering

Die seit Jahren zunehmende Funktionsvielfalt mechatronischer Systeme erfordert einen durchgängig integrierten Entwicklungsansatz. Nur so lassen sich gewohnt erstklassige Produkte in den oft eng gesetzten Lieferfristen kosteneffizient auf den Markt bringen. Erst recht im Projektgeschäft. Welche Lösungen intelligente PLM-Konnektoren für ein gemeinsames Projektverständnis und ein effizientes, fachbereichsübergreifendes Engineering bieten, zeigt das Beispiel starker Zusammenarbeit zwischen mechanischer und elektronischer Konstruktion.

Das interdisziplinäre Engineering-Team, das ein mechatronisches System von Anfang an eng verzahnt entwickelt und die Fertigung frühzeitig miteinbezieht, vermeidet zeit- und kostenintensive Design Re-Spins. Das Produkt kann wie geplant produziert werden. Den Spezialisten ihres Fachs mit unterschiedlichen Tools, Methoden und Prozessen, bietet ein PLM-System mit intelligenten CAD-Konnektoren die gemeinsame Umgebung für das kontrollierte, replizierbare Management ihrer Daten. Der Mehrwert steigt, wenn das Team verteilt in unterschiedlichen Zeitzonen arbeitet.

Produktionsfehler von vornherein ausschließen

In der Mechanik denkt der Entwickler vorwiegend in Baugruppen und verfügbarem Bauraum. Die Baugruppen visualisiert er mittels technischer Zeichnungen und 3D-Modelle. Eine elektronische Komponente, wie eine Leiterplatte, interpretiert er als ein Bauteil unter vielen, das einen bestimmten Platz im Gehäuse beansprucht und befestigt werden muss.

Der Elektroniker hingegen denkt in Funktionen, deren Komponenten und Baugruppen in einem logischen Zusammenhang stehen, damit die gesamte Anwendung zuverlässig läuft. Diese Funktionen plant er mittels Schaltplan. Erst im nächsten Schritt visualisiert er diesen Plan als (3D-)Layout.

Zur Orientierung, über welchen Bauraum der Elektroniker für seine Leiterplatte überhaupt verfügen kann, erstellt die Mechanik 3D-Basisstrukturen und legt sie im PLM-System in einem Format ab, das sein Kollege mit seinem ECAD-System direkt weiterverarbeiten kann, etwa IDF- oder STEP. Diese Leiterplatten-Geometrie zeigt unter anderem die geplante Position der Befestigungslöcher sowie der Ausfräsungen für Schnittstellen, Dioden, etc.

Diese Leiterplatten-Geometrie übernimmt der Elektroniker in sein EDA-Werkzeug, um seine Bauteile zu platzieren. Um Sperrzonen bzw. Sicherheitsabstände zu respektieren oder Kollisionen mit dem Gehäuse zu vermeiden, verschiebt er mitunter die Position von Schnittstellen oder Befestigungen. Mit der Ablage seiner nativen Daten im PLM-System stellt er die Änderungen seinen Mechanik-Kollegen im STEP-Format zur Verfügung.

In einem adäquaten Pingpong-Prozess entsteht schnell ein Leiterplatten-Prototyp. Ihre Aktionen können die Entwickler per im Konnektor integrierten Chat kommentieren und ggf. informative Dokumente anhängen. Hat der Elektroniker Zugriff auf das 3D-Gehäusemodell, kann er zwecks Kollisionskontrolle sein 2D-Layout in einen 3D-Protoypen konvertieren, um ihn virtuell in das Gehäuse zu montieren.

Vorteile der Kommunikation via PLM-System

Fast alle MCAD- und ECAD-Systeme sind in der Lage, Konstruktionsdaten direkt auszutauschen. Doch tragen die Möglichkeiten eines gemeinsamen Datenmodells maßgeblich zu effizienteren Innovationszyklen bei:

  • Das PLM-System bietet einen Ort für die sichere, Zugriffsrechte-gesteuerte Datenablage. Mit ihrem Versionsmanagement sorgen PLM-Systeme für einen maximal transparenten Innovationsprozess, indem sie freigegebene wie WIP-Daten produktbezogen bündeln und gemeinsam verwalten. Damit bleiben die Versionen einzelner Dokumente und Objekte stets nachvollziehbar. Zudem weist ein mechatronisches Datenmodell kompatible Versionen von 3D-Geometrien und Zeichnungen, Schaltplan und Leiterplatten-Layout sowie Stücklisten als zusammengehörig aus. So arbeiten die Entwickler garantiert mit gültigen Daten.
  • Innerhalb dieses mechatronischen Datenmodells folgen die Ablagemechanismen den für die einzelnen Domänen typischen Gepflogenheiten. Intelligente CAD-Konnektoren steuern das Laden und Ablegen der Daten aus der gewohnten CAD-Umgebung heraus.
  • Im iterativen Entwicklungsprozess, lässt sich die Datenablage so steuern, dass sie nur die Änderungen speichert. Das spart wertvolle Zeit.
  • Besonders im Fall eines verteilt in unterschiedlichen Zeitzonen arbeitenden Entwicklungsteams hilft ein PLM-System als gemeinsame, konsistente Datenbasis – auch in der Cloud. Gleichzeitig erleichtert diese Single Source of Truth den Aufbau unternehmensweit verfügbarer Best Practices. Dient die Kopie eines erfolgreich abgeschlossenen Projekts als Basis für ein neues Projekt, legen intelligente PLM-Konnektoren das komplette Datenmodell inklusive Templates an und benennt Dateien und Objekte gemäß definiertem String.
  • Intelligent und teils automatisiert gesteuerte Workflows und Informationen ersetzen die papier- bzw. E-Mail-basierte Kommunikation und mündliche Absprachen. Damit sorgen sie für einer bessere Entwicklungs- und Prozessqualität. Die Datenablage im PLM-System kann automatisiert ablaufende Folgeprozesse triggern, z.B.:
    • Regelbasierte Konvertierung in das gewünschte Austauschformat
    • Erzeugen von Fertigungsdaten, Viewables und Stückliste
    • Nachricht an die Kollegen, dass eine neue Version vorliegt.
  • Über das Änderungsmanagement angestoßene Produktanpassungen geben überdies Aufschluss über sich ändernde Marktanforderungen einerseits sowie interner Neuerungen andererseits. Hier spielen neue Technologien, angepasste Entwicklungs- und Geschäftsprozesse oder neuer Anforderungen im After Sales Service eine Rolle.